光伏系统中的变压器选型与设计(上)

来源:索比光伏网发布时间:2017-07-25 09:27:44

变压器是一种能改变交流电压而保持交流电频率不变的电器设备。在电力系统的送变电过程中,变压器是一种重要的电器设备。

送电时,通常使用变压器把发电机的端电压升高,对于输送一定功率的电能,电压越高,电流就越小,输送导线上的电能损耗越小,由于电流小,则可以选用截面积小的输电导线,能节约大量的金属材料。用电时,再利用变压器将输电导线土的高电压降低,以保证人身安全和减少用电器绝缘材料的消耗。

我国的交流电压等级有三种,单相220V、三相380V称为低压,一般用于家庭和工商业。三相10kV,15kV,35kV称为中压,110kV、220kV、330kV、500kV,1000KV称为高压。

国家电网公司规定:8 kW及以下可接入220 V,8~400 kW可接入380 V,400 kW~6 MW可接入10 kV,5MW~20 MW可接入35 kV。因此400kW以下的光伏电站可直接接入380/220V低压电网。如果电站容量超过400kW并入中压电网,中大功率电站,一般使用中功率组串式逆变器和大功率集中式逆变器,输出电压有很多种,常见的有315V、400V、480V、500V、540V、690V等多种,后级必须接升压隔离变压器。


除功率传送和电压变换作用外,在光伏系统中,变压器还有以下作用:

1)电气隔离:隔离变压器初级和次级是靠磁路来传递能量,组件和电网电气隔离,可以阻止直流分量和漏电流进入电网,适用于组件负极接地系统。

2)在抑制组件PID解决方案中,逆变器后面接入隔离变压器,再提升N极对地的电位,间接提升组件负极对的电位,达到抑制组件PID的目的。

3)匹配电压:有些国家的电网电压和我国不一样,如美国是单相110V,三相220V,可以在逆变器后面加一个变压器,匹配接入国家的电压。

“

本节将为大家详解:

1.变压器的基本结构和原理

2.升压变压器和降压变压器

3.变压器的主要技术参数

1.变压器的基本结构和原理

虽然变压器种类繁多,用途各异,电压等级和容量不同,但变压器的基本结构大致相同。最简单的变压器是由一个闭合的软磁铁心和两个套在铁心上又相互绝缘的绕组所构成,绕组又称线圈,是变压器的电路部分。与交流电源相接的绕组叫做一次绕组,简称一次;与负载相接的绕组叫做二次绕组,简称二次。

磁芯是变压器的磁路部分,主要材料有带绕铁芯类如硅钢片、坡莫合金、非晶及纳米晶合金;粉芯类如铁粉芯、铁硅铝粉芯、高磁通量粉芯、坡莫合金粉芯、铁氧体磁芯等等,工频和低频变压器电抗器一般使用硅钢片,现在厚度普遍从0.35mm到0.23mm,硅钢片又分取向和无取向两种,取向硅钢片要求高,价格是无取向硅钢片的两倍,但损耗仅为无取向硅钢片的三分之一,抑制电流谐波效果比无取向硅钢片作用更大。

线圈是变压器的电路部分,常用的材料有铜材和铝材,习惯上把线圈由铜质制成的称为全铜变压器,把线圈由铝质制成的称为全铝变压器,两者的区别主要有四点:铜的导电性好于铝,相同的电流,铝材要比铜材截面积要大,因此铜变压器比铝变压器要小;铜的重量比铝要重,相同的功率,铜变压器比铝变压器要重;铜的价格比铝要贵。

变压器损耗主要有铜损和铁损,铜损指变压器线圈电阻所引起的损耗,当电流通过线圈电阻发热时,一部分电能就转变为热能而损耗,由于线圈一般都由带绝缘的铜线缠绕而成,因此称为铜损。

铜损可以通过测量变压器短路阻抗来计算。变压器的铁损包括两个方面:一是磁滞损耗,当交流电流通过变压器时,通过变压器硅钢片的磁力线其方向和大小随之变化,使得磁芯内部分子相互摩擦,放出热能,从而损耗了一部分电能,这便是磁滞损耗。另一是涡流损耗,当变压器工作时,磁芯中有磁力线穿过,在与磁力线垂直的平面上就会产生感应电流,由于此电流自成闭合回路形成环流,且成旋涡状,故称为涡流,涡流的存在使铁芯发热,消耗能量,这种损耗称为涡流损耗。铁损可以通过测量变压器空载电流来计算。

当变压器一次接人交流电源以后,在一次绕组中就有交流电流流过,于是在铁心中产生交变磁通,称为主磁通。它随着电源频率而变化,主磁通集中在铁心内;极少一部分在绕组外闭合,称为漏磁通,它一般很小,可忽略不计。根据电磁感应定律,一、二次绕组都将产生感应电动势。如果二次接有负载构成闭合回路,就有感应电流产生。变压器通过一、二次绕组的磁耦合把电源的能量传送给负载。

2.升压变压器和降压变压器

任何一种变压器在变压过程中只起能量传递作用,无论变换后的电压是升高还是降低,电能都不会增加,也不能减少。根据能量守恒定律;在忽略损耗时,变压器输出的功率P2应与变压器从电源获得的功率 P1相等,即:P1=P2

变压器工作时,一、二次绕组的电流大小与一、二次韵电压或匝数成反比,或者为变压器电压比的倒数。实际上,变压器在改变电压的同时也改变了电流。电流互感器就是根据这二原理制成的。


一次电压高于二次电压叫作降压变压器,一次电压低于二次电压叫作升压变压器。在相同频率、同等容量的条件下,一台电力变压器可以作为降压变压器使用,逆转过来,也可以作为升压变压器使用。

运行I1的物理实体是初级绕组,运行I2的物理实体是次级绕组,它们是变压器的电路部分;Φ是磁力线,它所在的物理实体是铁心,它是变压器的磁路。

当变压器的容量P(kVA)及绕组的匝数W一定时,铁心中的磁通量Φ(韦伯(wb)就定下来了,一台电力变压器不管作为降压变压器使用还是作为升压变压器使用,磁路的实体即铁心及物理意义没有发生变化。

变压器是根据生活的需要改变电压的静止电器,其电压比等于匝数比,上图中:U1/U2=W1/W2。W1:初级绕组的匝数,W2:次级绕组的匝数,一台电力变压器,W1及W2是没有变化的,所以除了电网电压波动因素外,电压U1与U2也是没有变化的,如将原来的次级绕组W2作为初级绕组W1,那么原来初次绕组W1改变为现在的次级绕组W2,上面公式U1/U2=W1/W2反之U2/U1=W2/W1仍然完全成立。在相同频率、同等容量的条件下,一台电力可以作为降压变压器使用,逆转过来,也可以作为升压变压器使用是成立的。

3.变压器的主要技术参数

变压器的规格型号及其主要技术数据都标在它的铭牌上,作为使用变压器的重要依据。变压器的主要结构参数有长宽高,体积,重量,技术参数有额定电压、额定电流、额定容量和温升绝缘等级、联结组标号、效率等。

1额定电压

变压器一次的额定电压,是指变压器所用绝缘材料的绝缘强度所规定的电压值,二次额定电压是变压器空载时,一次加上额定电压后,二次两端的电压值。两个额定电压分别用U1N ,U2N表示。单相变压器U1N,U2N是指一、二次交流电压的有效值,三相变压器U1N,U2N是指一、二次线电压的有效值。

2额定电流

指变压器在允许温升的条件下,所规定的一、二次绕组中允许流过的最大电流,变压器飞二次电流分别用I1N和I2N表示。单相变压器I1N和I2N是指电流的有效值,三相变压器是指线电流的有效值。

3额定容量

表示变压器工作时所允许传递的最大功率。单相变压器的额定容量是二次额定电压和额定电流之积;三相变压器的额定容量也是二次额定电压和额定电流之积(应为三相之和)。额定容量用字母S表示,单位是伏安(V·A)。

4温升和绝缘等级

温升是指变压器在额定工作时;允许超出周围环境温度的数值。它取决于变压器绝缘材料的耐热等级。


5联结组标号

三相绕组的联结法有星形接法和三角形接法,分别用Y、D(或y、d)表示,其中大写字母表示高压侧,小写字母表示低压侧。具体表示时高压绕组的联结法写在左,低压绕组联结法写在右。例如:高压绕组为星形接法,低压绕组为三角形接法时我们记此三相变压器的联结法为Yd。

此外,有的星形联结法可以引出中线,分别用O(高压侧)或o(低压侧)表示。把高压侧(一般是一次侧)线电动势的相量作为分针,始终指向“12”,而以低压侧线电动势的相量作为时针,它所指的数字即表示高、低压侧电动势相量间的相位差。这个数字称为三相变压器的“联结组标号”。例如:Yd11表示此变压器高压侧为星形接法,低压侧为三角形接法,高、低压侧电动势相量间的相位差为11点时时针与分针的相位差即330°;Yy2表示此变压器高、低压侧均为星形接法,高、低压侧电动势相量间的相位差为2点时时针与分针的相位差即60°。

责任编辑:suna
索比光伏网&碳索光伏版权声明:

本站标注来源为“索比光伏网”、“碳索光伏"、"索比咨询”的内容,均属www.solarbe.com合法享有版权或已获授权的内容。未经书面许可,任何单位或个人不得以转载、复制、传播等方式使用。

经授权使用者,请严格在授权范围内使用,并在显著位置标注来源,未经允许不得修改内容。违规者将依据《著作权法》追究法律责任,本站保留进一步追偿权利。谢谢支持与配合!

推荐新闻
阳光水面光伏:连续九年全球市占第一,打造一站式水面漂浮光伏系统解决方案来源:阳光水面光伏 发布时间:2026-11-03 17:02:26

文章介绍了阳光水面光伏科技股份有限公司作为全球水面漂浮光伏(FPV)领军企业的核心地位与发展实践。在土地资源趋紧与能源转型加速背景下,该公司凭借技术创新与规模化应用,连续九年位居全球水面光伏市场占有率第一(S&P Global数据),累计落地370多个项目、总装机超4.6GW,拥有310余项专利。其一站式解决方案覆盖采煤沉陷区、饮用水水库、台风区、水电站库区、废弃矿坑等多元复杂水域场景,并在安徽、新加坡、菲律宾、印尼、葡萄牙、法国、斯里兰卡、印度等地建成多个标杆项目,验证系统在生态环保、抗风浪、大水深锚固等方面的可靠性。公司还积极参与行业标准制定,推动产业规范化,并持续拓展全球市场,致力于成为水面光伏全球引领者。(199字)

SPE:欧洲逆变器产能超95GW,呼吁强化本土光伏BOS供应链来源:TaiyangNews 发布时间:2026-11-03 10:04:30

欧洲光伏协会(SolarPower Europe)发布报告指出,光伏平衡系统(BOS)部件——包括逆变器、支架、电缆、连接器及监控设备等——已成光伏项目成本主体,2025年占欧盟大型电站总安装成本的33%(约241欧元/kW),略高于组件占比。尽管欧洲逆变器产能达96.4GW,居全球第二,远超本土需求(约56GW),但供应链仍依赖进口与出口,尚未实现完全自主。报告强调BOS在储能整合、电网灵活性与数字化中的关键作用,呼吁欧盟强化本土制造能力:推动逆变器原产地要求、统一技术标准、提升网络安全监管,并将支架类产品纳入战略净零技术清单。同时,协会就欧盟拟限制高风险国家逆变器使用政策寻求澄清,主张在保障安全前提下兼顾产业竞争力与经济性。(199字)

“竖”立新标杆:迈贝特G7水上漂浮系统,让每一寸水域释放最大价值来源:投稿 发布时间:2026-10-29 09:50:27

文章介绍了迈贝特G7水上漂浮光伏系统这一创新解决方案,旨在破解水面光伏长期存在的运维通道占用大、单位水域装机量低的核心矛盾。其核心突破在于业内首创纯支撑脚结构的竖排组件布局,相较传统横排方案,在36块组件单元中节省约14%水面面积,显著提升水域利用率与装机容量。系统通过三导轨浮体设计实现轨道共享与受力均衡,单位面积浮力达2223N/㎡,综合浮力较旧款提升19.04%;采用“上压+下锁”双重紧固方式,简化安装并增强抗风防震性能;并经十项严苛测试(含拉力、水密性、抗风稳定性等),全面验证长期可靠性。G7代表了水面光伏向集约化、高效益、高可靠性发展的技术新标杆。(199字)

5个人,10天!源光宝在广东韶关装完一个 471.6kW的屋顶阳光棚,重新诠释行业速度!来源:源光宝 发布时间:2026-10-28 10:15:01

本文介绍了源光宝公司在广东韶关泓图生物科技有限公司厂区实施的471.6kW工商业屋顶阳光棚光伏项目。该项目由广东汉辉能源工程有限公司总承包,采用源光宝新一代BIPV光伏支架系统,配置720片655W高效组件。面对混凝土平屋顶对防水性、承重安全及园区生产连续性的严苛要求,方案聚焦三大核心挑战:一是兼顾屋面高利用率与无损防水保护;二是满足5人小团队在10天内完成全部安装的高效施工需求;三是确保支架系统在韶关高温高湿环境下实现25年耐久防腐。通过结构防水一体化设计、化学锚固无损基础、全装配免焊工艺及锌铝镁高强钢材料等创新举措,项目实现了快速交付、零渗漏风险与长期低维护,同步提升了发电效益、建筑功能与投资回报率。(198字)

光伏逆变器工业连接器:国产进口怎么选?认证耐候与选型定制要点来源:工业品牌网 发布时间:2026-10-15 17:20:21

本文围绕光伏逆变器工业连接器的选型与国产化替代展开专业分析。文章指出,作为连接组串与逆变器的“电气咽喉”,该部件需在戈壁沙尘、海边盐雾、屋顶暴晒等严苛环境下持续运行二十年,其可靠性直接关系发电效率与电站长期收益。全文系统梳理了三大核心门槛:一是认证合规性,须覆盖CQC、UL、TÜV、CE及环保法规;二是耐候性能,要求IP68/IPX9K防护等级及温升、接触电阻、插拔寿命等实测指标;三是稳定交付能力,强调批次一致性与长期供货保障。文中对比五家主流国产厂商,重点剖析凌科电气在研发、认证、耐候设计、定制能力和数字化制造方面的全链路优势,并强调选型需匹配电流、防护、空间与环境等多维参数,定制应覆盖结构、材料与集成方案。最后指出,优质国产连接器可在保障质量前提下降低全生命周期成本,为光伏项目提供可靠替代路径。(199字)

阳光水面光伏漂浮式光伏系统技术解析:从浮体材料到锚固系统的全维度能力来源:阳光电源 发布时间:2026-09-30 16:16:05

本文系统解析阳光水面光伏科技股份有限公司(Sungrow FPV)的漂浮式光伏(FPV)全栈技术能力。随着FPV项目迈向吉瓦级规模化,行业关注重点已从单一浮体成本转向涵盖浮体、锚固、电气集成、环境适配与全生命周期运维的系统级能力。文章围绕六大核心子系统展开:采用自研HDPE浮体,具备25年设计寿命、90%以上回收率及抗风40m/s等高性能,并严格遵循T/CPIA 0016—2019等行业标准;锚固系统提供多地质适配方案,获DNV认证,牵头制定全球首个漂浮光伏锚固标准T/CPIA 0056—2024;电气系统集成专用逆变升压浮船与双面组件,提升水面反射增益至10%–13%,并强化高湿、盐雾防护;方案覆盖水库、沉陷区、台风区等五大水域场景;结合4.3GW全球累计装机、340+项目经验及11国本地交付能力,从技术、经验、标准、服务、经济性与ESG六维度展现其GW级系统供应商综合实力。(199字)

工厂光伏系统选型实录:从安装到运维的全程避坑指南来源:阳光电源 发布时间:2026-09-29 10:16:15

本文是一篇基于真实工厂光伏项目经验撰写的实践指南,聚焦工商业光伏系统从决策、选型、施工到运维的全流程关键节点。作者以自身安装经历为线索,强调服务商专业性(如现场勘测细致度、数据支撑方案)比参数对比更重要,并推荐阳光电源SG系列逆变器——以SG110CX和SG150CX为例,突出其高转换效率(最高98.8%)、多路MPPT设计、智能故障诊断与IP66防护等实用优势。文中还指出施工需选择具备闭环管理能力的团队,并建议委托服务商代办并网手续;运维阶段则依赖智能化监控平台实现远程诊断与主动预警。项目实测月均电费下降超40%,预计4年回本,后续可稳定收益十余年。全文倡导以本地同行实操经验为选型核心依据。

违规更换逆变器引发火灾,北京大兴两名作业人员被行政拘留十日来源:新京报 发布时间:2026-09-22 09:06:03

近日,北京大兴区中鼎路一公司楼顶光伏系统在维修过程中发生火灾,过火面积达100平方米,所幸无人员伤亡。经调查,维修人员任某某指使苏某某违反设备操作规程,在未取得特种作业资质的情况下擅自更换并检测逆变器,导致设备故障起火。二人因过失引发火灾,依据《中华人民共和国消防法》第六十四条第二项,被公安机关依法处以行政拘留十日。大兴区消防救援局强调,此类事故并非单纯意外,行为人须承担相应法律责任;相关法律明确区分了过失引发火灾的行政处罚与刑事追责标准。事件警示各类经营主体须严格落实消防安全主体责任,杜绝违规操作与管理疏漏。(198字)

大型光伏逆变器工厂投产,设计产能可达60GW来源:索比光伏网 发布时间:2026-09-22 08:46:59

德国SMA太阳能技术公司在尼斯特塔尔建成投产一座大型光伏逆变器工厂(吉瓦工厂),总投资约8000万欧元,占地4.6万平方米。该厂主要生产新一代集中式逆变器、储能系统及大型公用事业级能源管理设备,是SMA布局公用事业光伏市场的战略核心。虽未公布当前实际年产能,但设计满负荷产能可达60GW;相较2023年规划的20GW初始目标,投产后公司整体制造产能已提升至40GW。工厂建设兼顾产能扩展与本土化发展,旨在增强欧洲光伏关键设备的自主制造能力,并支撑未来能源转型所需的工业基础。

花2万装光伏9年农户觉得不划算 警惕销售夸大承诺来源:中华网 发布时间:2026-09-10 14:52:37

本文聚焦农村户用光伏安装中普遍存在的销售误导问题,指出部分农户花2万元安装后实际发电量远低于销售人员承诺的“年发5500–8800度”,导致回本周期延长至9年甚至更长。文章剖析了夸大宣传的常见套路,如虚报等效利用小时数、忽略系统效率(通常仅0.75–0.85)、以次充好设备、偷换“全额上网”与“自发自用”模式,以及诱导签订含光伏贷或租屋顶的隐性债务合同。文中提供科学测算方法:年发电量=装机容量×当地年等效利用小时数×系统效率,并结合华北等地典型数据说明合理收益区间(如10kW系统年收益约5390元,回本6.5–8年)。最后强调农户应自主核查光照数据、明确用电模式、审慎审核合同条款,警惕“两三年回本”“每天固定发电”等不实承诺。

国管局:公共机构新建筑,光伏系统应装尽装!来源:国家机关事务管理局 发布时间:2026-08-25 09:29:25

《“十五五”公共机构节能降碳工作方案》是国管局与国家发改委联合印发的指导性文件,旨在推动公共机构在2030年前实现碳排放达峰。方案以碳达峰碳中和为引领,明确到2030年单位建筑面积碳排放、能耗及人均用水量分别下降8.5%、5%和3%等量化目标。全文围绕六大方面展开:完善节能降碳管理机制,强化目标责任制与能效碳效分级管理;加大既有建筑与重点用能设备改造力度,推广绿色建筑与超低能耗技术;优化能源结构,严控煤炭消费,推动新建公共建筑光伏系统“应装尽装”,提升可再生能源利用与终端电气化水平;鼓励自愿减碳、资源节约集约利用、绿色生活方式培育;加强制度标准、计量统计、市场机制和专业能力建设;并强调部门协同、区域联动与组织实施保障。